JP4368131B2

JP4368131B2 - 首かけ式ストラップアンテナ及びこれを備えた無線機

Info

Publication number: JP4368131B2
Application number: JP2003117789A
Authority: JP
Inventors: 功高吉野; 実大関; 敏幸今川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2023-04-23
Also published as: JP2004274691A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、首かけ式ストラップアンテナ、特に、感度調整操作或いは受信周波数切換操作をしなくても広い周波数帯域に渡って高い受信感度を得ることができる首かけ式ストラップアンテナと、それを用いた無線機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人体に装着して、広帯域の周波数の電波を受信する無線機のアンテナとして、イヤーホーンをそのまま利用したもの、或いは無線機の筐体内に導線を配置したもの等が従来良く用いられたが、これらのものは充分な受信感度を得ることが難しく、そこで、例えば、特開平１０−８４２０９号公報により紹介されたループアンテナが開発された。この種のアンテナは小型無線機の首紐にループアンテナを取付け、そのループアンテナに、インダクタンス素子を、そのループアンテナの開口面が人体表面に垂直になるような向きに並列に接続したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば上述した特開平１０−８４２０９号公報等により紹介されたようなストラップ状首掛けタイプのアンテナには、テレビジョン放送を受信する場合、広帯域のテレビジョン放送周波数に対して該広帯域全域に渡って充分な受信感度を確保することが難しいという問題があった。
即ち、所謂、携帯液晶ＴＶ（テレビジョン受像機）と称されるものは、９７〜７７０ＭＨｚという非常に広帯域の高周波信号を受信する必要がある。具体的には、日本におけるテレビジョン放送使用周波数帯域の場合、ＶＨＦ帯では、９０〜１０８ＭＨｚ（１〜３ｃＨ）、１７０〜２２２ＭＨｚ（４〜１２ｃＨ）が使用周波数となり、ＵＨＦ帯では４７０〜７７０ＭＨｚ（１３〜６２ｃＨ）が使用周波数となる。
このような広帯域に渡って充分な高さの受信感度を得ることは難しく、受信感度の低い帯域が生じることは避け得なかった。なぜならば、ループアンテナのループ長が受信周波数帯域を決定し、その帯域外の周波数に対してアンテナの受信感度が低下するからである。
【０００４】
そのため、例えば磁性体が移動可能に挿通された感度調整部材を設け、該磁性体の挿通量を受信しようとする周波数に応じて調整するというような感度調整手段の開発も試みられた。しかし、このような感度調整手段によれば、受信しようとする周波数を切り換えるとき毎に、感度調整動作をする必要があるという面倒があった。
【０００５】
また、アンテナ構造的に首周りも含め人体にアンテナが接する部分が、大きいために、アンテナの受信感度が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決するために為されたものであり、感度調整動作を要することなく広い帯域の周波数の信号に対して充分な受信感度を確保することが可能であり、首周りの人体に接する部分をアンテナとして使用しないことで、受信感度の低下を抑えたストラップアンテナ及びそれを用いた無線機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の首かけ式ストラップアンテナは、バランの平衡モード側の端子に２本の導体線を接続て端子に接続された側の部分が互いに１８０°を成すように角度を固定し、更にその先端にローディングコイルを接続した首かけ式ストラップアンテナであって、上記ローディングコイルは、予め設定された基本周波数（例えば、１００ＭＨｚ）より高い特定の周波数（例えば２００ＭＨｚ）の信号に対してはハイインピーダンスになって高周波的に上記ローディングコイル自身を上記導体線から分離して該導体線のみを例えばＵ型又はＶ型のダイポールアンテナとして機能させ、上記基本周波数（例えば１００ＭＨｚ）の信号に対してはローインピーダンスになって上記導体線及びローディングコイル自身を例えばＵ型又はＶ型ダイポールアンテナとして機能させ、一対のローディング素子のローディングコイルと反対側の端子間を絶縁性紐で結んで首に掛けられるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
従って、本発明の首かけ式ストラップアンテナによれば、高周波信号をバランにて平衡モードから不平衡モードにモード変換（更にはインピーダンス変換）することができると共に、予め設定された基本周波数（例えば１００ＭＨｚ）より高い特定の周波数（例えば２００ＭＨｚ）の信号に対してはローディングコイルがハイインピーダンスとなってローディングコイル自身が導体線から分離して該導体線のみを、Ｖ型又はＵ型ダイポールアンテナとして共振させることができる。
また、基本周波数（例えば、１００ＭＨｚ）の信号に対しては上記ローディングコイルがローインピーダンスとなって上記導体線と一対のローディングコイルとが一つのダイポールアンテナとして機能して共振する。尚、そのローディングコイルは基本周波数（例えば、１００ＭＨｚ）の共振に必要とされるアンテナ長をローディングするので、アンテナ長が短くても基本周波数（例えば、１００ＭＨｚ）の信号に共振し得る。従って、アンテナを徒に長くすることなく低い周波数の信号に対する受信感度を高めることができる。これも無視できない利点である。
【０００９】
依って、基本周波数（例えば１００ＭＨｚ）に共振し、その高調波（３倍波、例えば３００ＭＨｚ、５倍波、例えば５００ＭＨｚ、７倍波、例えば７００ＭＨｚ）に共振するアンテナと、予め設定された基本周波数（例えば１００ＭＨｚ）より高い特定の周波数（例えば２００ＭＨｚ）の信号に共振し、その高調波（３倍波、例えば６００ＭＨｚ等）に共振するアンテナが一つの首かけ式ストラップアンテナによって構成され、広い周波数帯域に渡って受信感度の変化の比較的少ない感度特性を得ることが可能になり、その感度特性を得るのに首かけ式ストラップアンテナに対する感度調整を全く要しない。
【００１０】
請求項３の無線機は、上記請求項１〜２の首かけ式ストラップアンテナと、それと接続された受信装置とからなることを特徴とする。
従って、請求項３の無線機によれば、上記請求項１〜２の首かけ式ストラップアンテナの利点を享受することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明ストラップアンテナは、基本的には、平衡モードから不平衡モードにモード変換する（更には必要に応じてインピーダンス変換をもし得る）バランと、該バランの平衡モード側の端子に接続された２本の導体線の先端にローディングのためのコイル、即ちローディングコイルを少なくとも一対備え、該ローディングコイルが、予め設定された基本周波数（例えば１００ＭＨｚ）よりも高い特定の周波数の信号（例えば２００ＭＨｚ）に対して、実質的にトラップコイルのようなチョーク作用を利用することで高周波的にハイインピーダンスになるようにしてローディングコイル自身を上記導体線から分離し、それによって導体線のみを、その周波数に共振するＶ型又はＵ型ダイポールアンテナとして機能させ、基本周波数（例えば、１００ＭＨｚ）の信号に対しては上記導体線とローディングコイル自身とを、その周波数に共振するＶ型又はＵ型ダイポールアンテナとして機能させるようにするものであるが、上記ダイポールアンテナの反ローディングコイル側の端子に首掛け用紐を接続して首掛けができる形態にすると良い。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説明する。
図１（Ａ）、（Ｂ）は本発明ストラップアンテナの第１の実施例を示すもので、（Ａ）は構成図、（Ｂ）はアンテナの回路図である。図面において、２は本ストラップアンテナ（本発明ストラップアンテナの第１の実施例）で、バラン４と、該バラン４に接続された共振する導体線６と、該Ｕ型導体線６の一対の反バラン側端子に接続された一対のローディングボックス（ローディング手段）８と、首掛け用紐１０とからなる。
【００１３】
上記バラン４は平衡モードを非平衡モードにモード変換するもので、本実施例においてはそのモード変換と共に、インピーダンス変換をもする。具体的には平衡２００Ωを不平衡７５Ωにインピーダンス変換を行う。該バラン４の平衡部側の端子には導体線６が接続され、非平衡部側の端子に受信回路（液晶ＴＶ回路）が接続される。
各導体線６はそのバラン４に接続された側の約５ｃｍの部分が互いに略１８０°の角度を成すように固定され、それぞれアンテナ長（片側アンテナ長）が、図１（Ａ）に示すように、約３７ｃｍとなっており、この導体線６は、２００ＭＨｚの高周波信号に共振し、かつ、その高調波（３倍波、５倍波、７倍波）に共振する。
【００１４】
ローディングボックス８は各々ローディングコイルＬｃが実装された基板を格納するためのものである。各ローディングコイルＬｃそれぞれは、実装された基板を介して一端が導体線６に接続され、他端が首掛け用紐１０に繋がれている。該首掛け用紐１０は絶縁物からなり、人体とアンテナが極力接しないような構造で、ストラップアンテナ２を首に掛けられるようにする重要な役割を果たす。首掛けに適するように、本実施例では、ゴム及び繊維で紐１０が形成されている。
【００１５】
尚、該首掛け用紐１０は高周波的には何の影響も及ぼさないので、アンテナ２は絶縁性材料からなる紐１０を介して首に掛けられ、人体のアンテナ２に対する高周波的影響度が低くなる。従って、人体によって受信感度、或いは受信感度の周波数との関係が変動することを抑制することができ、受信感度の安定性を高めることができる。尚、該首掛け用紐１０は高周波的には何の役割も果たさないので、回路図である図１（Ｂ）では２点鎖線で示した。
【００１６】
ローディングコイルＬｃは例えば１００ＭＨｚで、１．４μＨのインダクタンスを有している。該コイルＬｃのインダクタンスは、シールド無しのもので、図２に示すような周波数依存性を有している。そして、そのＱ値は２００ＭＨｚで最大になるように設定されている。即ち、図３に示すように、インサーションロスが２００ＭＨｚで最大になるようにされているのである。具体的には、２００ＭＨｚではインサーションロスが５０ｄＢにも達する。従って、実質的に高周波的分離をするようなハイインピーダンスになるといえるのである。因みに、１００ＭＨｚではインサーションロスが１０ｄＢ程度にしかならず、高周波的分離を為し得ないローインピーダンスにしかならない。
１２は受信回路（受信装置）で、その入力端子はバラン４の不平衡側の端子に接続されている。１４は該受信回路１２を有する無線機、例えば液晶ＴＶ（テレビジョン受像機）である。
【００１７】
このストラップアンテナ２は、１００ＭＨｚ共振Ｕ型ダイポールアンテナと、２００ＭＨｚ共振Ｕ型ダイポールアンテナとが共存する、即ち、１００ＭＨｚ共振Ｕ型ダイポールアンテナとしての機能と、２００ＭＨｚ共振Ｕ型ダイポールアンテナとしての機能を有するのである。
先ず、１００ＭＨｚ共振Ｕ型ダイポールアンテナとしての機能について説明すると、ローディングコイルＬｃは、図３に示すように、１００ＭＨｚの周波数の信号に対しては、インサーションロスが１０ｄＢ（ゲイン＝−１０ｄＢ）程度と小さいので、ローディングコイルＬｃと導体線６との間を高周波的に分離し得ない。
【００１８】
従って、１００ＭＨｚの周波数の信号に対しては、導体線６と、ローディングコイルＬｃとからなるＵ型ダイポールアンテナが受信アンテナとして機能し、共振する。
そして、そのローディングコイルＬｃは基本周波数（例えば、１００ＭＨｚ）の共振に必要とされるアンテナ長に対してローディング機能を有し、アンテナ長が短くても低い周波数の信号に対する受信感度を高めることができるようにする役割を果たす。即ち、Ｕ型ダイポールアンテナは、通常、１００ＭＨｚに共振するには片側アンテナ長が０．７５メートルにもなってしまう。これでは携帯用無線機（液晶ＴＶ）用としては実用性がない。
【００１９】
しかし、本ストラップアンテナ２には、ローディングコイルＬｃが存在し、該ローディングコイルＬｃの上記アンテナ長に対するローディング機能によりアンテナ長が短くても低い周波数の信号に充分な感度で受信できる。具体的には、１．４μＨのインダクタンスの場合、１００ＭＨというテレビジョン放送使用周波数帯域内においては低域に属する（波長の比較的長い）信号に対して首掛けに適する実用的な長さのアンテナ長で共振を可能にする。従って、実用的なアンテナ長で、１００ＭＨｚ共振ダイポールアンテナが構成され、１００ＭＨｚの周波数に共振し、更に、１００ＭＨｚの高調波（３倍波、５倍波、７倍波）に共振するのである。
【００２０】
次に、２００ＭＨｚ共振Ｕ型ダイポールアンテナとしての機能について説明する。上記ローディングコイルＬｃは、図３に示すように、２００ＭＨｚｄｅの周波数の信号に対してはインサーションロスが５０ｄＢ（ゲイン：−５０ｄＢ）にも達し、実質的に、ローディングコイルＬｃ自身を高周波的に導体線６から分離する。即ち、導体線６のみがＵ型ダイポールアンテナとして機能することになる。そして、片側アンテナ長が３７ｃｍであり、これは２００ＭＨｚの周波数の信号に共振する。従って、２００ＭＨｚの周波数の信号に共振し、その２００ＭＨｚの高調波（３倍波、５倍波、７倍波）に共振する。
尚、ダイポールアンテナの場合、各アンテナ長に対する共振波長の計算値より実際の共振波長が多少短くなる傾向がある。
【００２１】
以上に述べたように、本ストラップアンテナ２によれば、２００ＭＨｚの周波数の信号に対してハイインピーダンスになり、インサーションロスが大きくなるローディングコイルＬｃが、導体線６から分離されるので、２００ＭＨｚ共振Ｕ型ダイポールアンテナとして機能する。また、ローディングコイルＬｃは１００ＭＨｚの周波数の信号に対してはインサーションロスが小さく、導体線６と高周波的に一体化し、該導体線６及びローディングコイルＬｃによるＵ型ダイポールアンテナを構成する。そして、ローディングコイルＬｃによる共振に必要とされるアンテナ長のローディング機能により短いアンテナ長でも１００ＭＨｚという比較的低い周波数の高周波信号に共振し得る。従って、１００ＭＨｚ共振Ｕ型ダイポールアンテナとして機能する。
【００２２】
このように、本ストラップアンテナ２は、何の感度調整動作をしなくても、１００ＭＨｚ共振Ｕ型ダイポールアンテナとしても２００ＭＨｚ共振Ｕ型ダイポールアンテナとしても機能するので、１００ＭＨｚ及び２００ＭＨｚに共振し、その１００ＭＨｚ及び２００ＭＨｚの高調波（３倍、５倍、７倍）に共振するところの、テレビジョン放送使用周波数帯域を充分にカバーする広い帯域に渡って充分に高い受信感度を得ることができるのである。
【００２３】
尚、図１に示した実施例においては、上記バラン４の平衡モード側の端子に接続された前記２本の導体線６のその端子に接続された側の部分が互いに略１８０°を成す角度に固定され、Ｕ型ダイポールアンテナとして機能するようにされていた。しかし、その角度を１８０°よりも小さくし、Ｖ型ダイポールアンテナとして機能するような態様でも本発明を実施することができ得る。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の首かけ式ストラップアンテナによれば、高周波信号をバランにて平衡モードから不平衡モードにモード変換することができると共に、予め設定された周波数（例えば１００ＭＨｚ）よりも高い特定の周波数（例えば２００ＭＨｚ）の信号に対しては、ローディングコイルがハイインピーダンスとなって導体線からローディングコイル自身を電気的に分離して、その導体線からなるダイポールアンテナが共振するようにする。
また、基本周波数（例えば、１００ＭＨｚ）の信号に対しては上記ローディングコイルがローインピーダンスとなって導体線と一対のローディングコイル自身とが一つのダイポールアンテナとして機能して共振するようにする。
【００２５】
依って、基本周波数（例えば１００ＭＨｚ）に共振し、その高調波（３倍波、例えば３００ＭＨｚ、５倍波、例えば５００ＭＨｚ、７倍波、例えば７００ＭＨｚ）に共振するアンテナと、予め設定された周波数（例えば１００ＭＨｚ）よりも高い特定の周波数（例えば２００ＭＨｚ）の信号に共振し、その高調波（３倍波、例えば６００ＭＨｚ等）に共振するアンテナが一つの首かけ式ストラップアンテナによって構成され、広い周波数帯域に渡って受信感度の変化の比較的少ない感度特性を得ることが可能になり、その感度特性を得るのに首かけ式ストラップアンテナに対する感度調整を全く要しない。
【００２６】
また、本発明の首かけ式ストラップアンテナによれば、前記バランの平衡モード側の端子に接続された前記２本の導体線のその端子に接続された側の部分が互いに略１８０°を成すように固定したので、前記特定の周波数の信号に対しては前記２本の導体線を、前記基本周波数の信号に対しては該２本の導体線及び前記ローディングコイルを、Ｕ型ダイポールアンテナとして機能させることができる。
【００２７】
また、本発明の首かけ式ストラップアンテナによれば、前記バランの平衡モード側の端子に接続された前記２本の導体線のその端子に接続された側の部分が互いに略９０°を成すように角度を固定したので、前記特定の周波数の信号に対しては前記２本の導体線を、前記基本周波数の信号に対しては該２本の導体線及び前記ローディングコイルを、Ｖ型ダイポールアンテナとして機能させることができる。
【００２８】
また、本発明の首かけ式ストラップアンテナによれば、一対のローディング手段の上記ローディングコイルと反対側の端子間を絶縁性紐で結んだので、ループが形成される。従って、そのループを首に掛けることができ、首に掛けて受信ができる。
そして、首掛け用紐は高周波的には何の役割も果たさないので、首かけ式ストラップアンテナは絶縁性材料からなる紐を介して首に掛けられ、人体のアンテナに対する電気的影響度が低くなり、受信感度の安定性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）は本発明ストラップアンテナの一つの実施例を示すもので、（Ａ）は構成図、（Ｂ）は回路図である。
【図２】上記実施例で使用するローディングコイルの周波数とインダクタンスの関係を示す曲線図である。
【図３】上記実施例で使用するローディングコイルの周波数とインサーションロスとの関係を示す曲線図である。
【符号の説明】
２・・・ストラップアンテナ、４・・・バラン、６・・・導体線、
８・・・ローディング手段（ローディングボックス）、１０・・・首掛け用紐、１２・・・受信装置、１４・・・無線機、Ｌｃ・・・ローディングコイル。

Claims

平衡モードから不平衡モードに変換するバランを有し、該バランの平衡モード側の端子に接続された２本の導体線の先端にローディングコイルを少なくとも一対備えた首かけ式ストラップアンテナであって、
前記バランの平衡モード側の端子に接続された前記２本の導体線のその端子に接続された側の部分が互いに略１８０°を成すように角度を固定し、
予め設定された基本周波数よりも高い特定の周波数の信号に対しては前記２本の導体線が、前記基本周波数の信号に対しては該２本の導体線及び前記ローディングコイルが、Ｕ型ダイポールアンテナとして機能するようにし、
前記ローディングコイルは、前記特定の周波数の信号に対してはハイインピーダンスになって高周波的に前記バランに接続された前記導体線から前記ローディングコイル自身を分離して該導体線のみをＵ型ダイポールアンテナとして機能させ、前記基本周波数の信号に対してはローインピーダンスになって前記導体線と前記ローディングコイル自身とをＵ型ダイポールアンテナとして機能させ、前記一対のローディング素子の前記ローディングコイルと反対側の端子間を絶縁性紐で結んで首に掛けられるようにした
ことを特徴とする首かけ式ストラップアンテナ。
平衡モードから不平衡モードに変換するバランを有し、該バランの平衡モード側の端子に接続された２本の導体線の先端にローディングコイルを少なくとも一対備えた首かけ式ストラップアンテナであって、
前記バランの平衡モード側の端子に接続された前記２本の導体線のその端子に接続された側の部分が互いに略９０°を成すように角度を固定し、
予め設定された基本周波数よりも高い特定の周波数の信号に対しては前記２本の導体線が、前記基本周波数の信号に対しては該２本の導体線及び前記ローディングコイルが、Ｖ型ダイポールアンテナとして機能するようにし、
前記ローディングコイルは、前記特定の周波数の信号に対してはハイインピーダンスになって高周波的に前記バランに接続された前記導体線から前記ローディングコイル自身を分離して該導体線のみをＶ型ダイポールアンテナとして機能させ、前記基本周波数の信号に対してはローインピーダンスになって前記導体線と前記ローディングコイル自身とをＶ型ダイポールアンテナとして機能させ、前記一対のローディング素子の前記ローディングコイルと反対側の端子間を絶縁性紐で結んで首に掛けられるようにした
ことを特徴とする首かけ式ストラップアンテナ。
平衡モードから不平衡モードに変換するバランを有し、該バランの平衡モード側の端子に接続された２本の導体線の先端にローディングコイルを少なくとも一対備え、前記バランの平衡モード側の端子に接続された前記２本の導体線のその端子に接続された側の部分が互いに略１８０°を成すように角度を固定し、予め設定された基本周波数よりも高い特定の周波数の信号に対しては前記２本の導体線が、前記基本周波数の信号に対しては該２本の導体線及び前記ローディングコイルが、Ｕ型ダイポールアンテナとして機能するようにし、前記ローディングコイルが、前記特定の周波数の信号に対してはハイインピーダンスになって高周波的に前記バランに接続された前記導体線から前記ローディングコイル自身を分離して該導体線のみをダイポールアンテナとして機能させ、前記基本周波数の信号に対してはローインピーダンスになって前記導体線と前記ローディングコイル自身とをダイポールアンテナとして機能させ、前記一対のローディング素子の前記ローディングコイルと反対側の端子間を絶縁性紐で結んで首に掛けられるようにした首かけ式ストラップアンテナと、
前記バランの不平衡モード側の端子に入力端子が接続された受信装置と、
からなることを特徴とする無線機。